大学有机化学教学中计算化学软件的应用
计算机在化学中的应用 (原创)
计算机在化学中的应用计算机化学是将计算机科学、数学应用于化学的一门新兴的交叉学科,是化学领域的一个重要分支。
计算机化学的英文叫法有多种,如Computers&Chemistry、Computers in Chemistry及Computers on Chemistry。
有时文献中亦会出现Computer Chemistry,但应用较少。
计算化学(Computational Chemistry)通常指分子力学及量子化学计算等,与计算机化学有较大区别。
计算机与化学的联姻始于60年代。
其首先应用领域是分析化学。
因为分析化学的最本征特征是借助于诸种手段收集数据及其数据处理。
到了70年代,计算机化学得以突飞猛进的发展,几乎在化学的每一分支领域都结满了丰硕的成果。
当今的化学几乎无处不用计算机。
计算机(包括数学)已是化学的重要工具,同时计算机化学作为一个学科分支也在迅速发展。
本文拟就如下几个方面作一简单介绍。
一、数据库技术数据库是计算机科学领域中70年代出现的新技术。
化学中的许多数据库正是在70年代历经了由起步、发展,直至成熟的过程。
其中,最具代表性的是用于化合物结构解析的谱图数据库。
目前,几乎所有的大型分析测试仪器均带有数据库及其检索系统。
各种谱学手段的广泛应用对当代有机化学的发展起到了很大促进作用,因为这些物理方法和手段使人们能较精确地了解化合物的结构。
但是,谱图的解释是一较为繁琐,极为费时的工作。
然而,随着计算机技术的发展极大地推进了这一领域的革新。
计算机辅助谱图解析方法可粗略地分为两大类:直接谱图库手段,即谱图检索，间接谱图库手段,包括波谱模拟、模式识别和人工智能。
目前,应用最广泛的是谱图库检索。
此处顺便提及:数据库,英文一般用database或databank表示,而数据库检索却常用librarysearching一词。
所谓谱图库,目前用于结构解析的主要是指质谱、核磁谱和红外光谱。
二、有机化合物结构自动解析该类研究属于人工智能的范畴。
计算化学软件在大学有机化学教学中的应用_孙林
TECHNOLOGY WIND［摘要］随着我国新课程改革体制的不断推广，我国教育界在教学方面已经发生了极大的转变，这为我国教育事业的发展奠定了坚实的基础。
加之近年来计算机技术的发展，在教育中的应用，我国教育事业日益提升。
在大学有机化学教学当中，为了能够更加有效的反应其机理，巩固其稳定性，计算机化学得到了快速的发展。
本文主要针对计算化学软件在大学有机化学教学中的应用展开相应的研究，其目的在于通过在大学有机化学教学中，应用计算机化学软件来提升化学教学效率，最终实现提升大学整体教学效果的目的。
［关键词］大学；计算化学软件；有机化学教学计算化学软件在大学有机化学教学中的应用孙林王素玲（宣化科技职业学院，河北张家口０７５１００）众所周知，当前计算机技术的发展给我国很多领域发展带来了一定的机遇。
为此，在化学研究领域计算机软件也被广泛的应用。
应用计算机软件可将化学符号以及化学结构等表达的淋漓尽致，不仅能够吸引学生在课堂上的注意力，还能够让学生更容易理解与应用化学知识点。
为此，当前计算机软件不仅被广泛的应用在科研界，还被当成重要的教学工具被教育界广泛使用。
计算机软件在化学教学中的使用，改变了传统的化学教学方式，而是以幻灯片以及挂图等形式进行教学，不仅弥补了传统教学的缺点，还能够丰富学生的想象力，提升化学课堂教学效率。
1计算机化学软件在分析立体模型显示方面的分析纵观以往的有机化学教学而言，在分子立体结构降解方面，很多教师仅仅依靠分子结构进行展示，但是这种展示方式一般缺少形象直观因素作支撑，为此对于学生而言学生依旧很难懂得分析立体结构知识，导致学生无法想象出分子结构，无法深入理解，更加无法达到学以致用的目的［１］。
可在化学教学中，有机化合物分子结构是化学整体教学的重点，它的立体几何构成与化学分子反应机理与物理、化学性质等之间存在着极大的关联。
伴随计算机技术的发展，已经有很多软件能够对分子结构展开模拟演示，教师也能够利用这些软件进行教学，从而使得学生能够更加清楚的认识到化学分子结构模式，使学生能够真正理解分子结构，应用这部分知识。
计算机在化学工程中的应用
计算机在化学工程中的应用摘要：进入21世纪，随着科学技术的飞速发展，电子计算机应用已经渗透到各学科的每一个领域之中，各学科的进一步发展对计算机的依赖程度越来越高，化学工程学科也不例外。
目前，计算机已经深入应用到化工模拟、计算化学和化工制图等化学工程学科的各个层面之中，对化学工程的发展起着巨大的促进推动作用。
化学工作者应该抓住机遇，在新时期努力学习计算机知识、熟练掌握计算机工具，将其应用到化工设计、化学计算中去，使化工学科能够更快更高地发展。
关键词：计算机；化学；化工；应用1引言自从电子计算机问世以来，人类生产活动的各个域都受到了计算机的广泛渗透，许多生产领域由计算机的介入，生产效率、科研成果取得了前所未有、令人瞩目的成绩。
化学化工领域也同样受到了它的惠顾，尤其近几十年来，计算机在化学化工领域中的应用更是有了突飞猛进的发展。
随着计算机技术和信息技术的发展日新月异，化学工程的研究中又增加了计算与计算机模拟的方法，它已经逐渐成为化学工程中最富有生命力的研究方法。
2计算机在化学工程中的应用2.1化工模拟2.1.1流程模拟化工过程流程模拟或流程模拟是根据化工过程的数据，诸如物料的压力、温度、流量、组成和有关的工艺操作条件、工艺规定、产品规格以及一定的设备参数，如蒸馏塔的板数、进料位置等，采用适当的模拟软件，将一个有许多个单元过程组成的化工流程用数学模拟描述，用计算机模拟实际生产过程，并在计算机上通过改变各种有效条件得到所需要的结果，其中包括最受关心的原材料消耗、公用工程消耗和产品、副产品的产量和质量等重要数据。
流程模拟就是在计算机上“再现”实际生产过程，由于这一“再现”过程比不涉及到实际装置的任何管线、设备及以能源的变动，因此给化工模拟人员最大的自由度，可以在计算机上任意进行不同方案和工艺条件的探讨、分析。
流程模拟式计算机技术在化工方面的最重要应用之一。
应用流程模拟系统不仅可以节省时间，也可节省大量资金和操作费用，提高产品质量和产量，降低消耗。
计算化学软件在化学教学中的应用
计算化学软件在化学教学中的应用作者：付婧婧来源：《学校教育研究》2017年第21期随着计算机技术的飞速发展，计算机软件的应用逐步深入化学课堂。
在基础理论化学教学中，由于原子分子的微观结构无法通过肉眼进行直接观察，化学反应的过程也难以用宏观模型进行形象的描述，对学生来说比较抽象难以理解掌握，因此利用适当的软件设计一些有助于学生理解和掌握化学知识的课件，让学生更深入直观地了解物质的微观结构和充满奥妙的化学世界，会使枯燥无味的化学结构和化学反应变得生动形象。
一、计算机在化学教学中的适用范围计算机辅助教学在化学教学中，主要适用于理论性和抽象性较强的内容，如原子核组成、电子云、核外电子运动、分子结构、构型和构象、有机官能团的结构、化学键的形成、离子反应和离子方程式等。
另一方面适用于实验难以操作、危险性大或反应现象不明显的内容，例如，一氧化碳还原氧化铜、溴苯制备、酯化反应等。
此外，一些工业生产知识内容，如硫酸、硝酸工业制法，工业制碱法等也可制成课件进行教学。
二、化学教学中的常用软件计算机软件作为化学化工领域中最常用的工具，无论在科研或者教学中都担负着重要的作用。
化学教学中通常应用到下列软件。
（一）PowerPointPowerPoint结合专业的化学软件，能动态展示理论性和抽象性较强的内容，从抽象到直观、复杂到简单，达到感性认识和理性认识的有机结合，增强学生学习的积极行，提高教学质量和教学效果。
例如在讲第二章第三节氧化还原反应的本质是电子的转移的时候，我们可以利用PowerPoint动画的效果呈现出Na原子将电子给予了Cl原子的失去电子的过程。
（二）ChemDrawChemDraw软件是目前国内外最流行、最受欢迎的化学绘图软件，主要用于绘制有机分子结构式及反应方程式等ChemDraw存贮了大量的分子结构图形，有些化合物可以直接输入化合物的俗名即可获得其相应的结构。
在化学的教学过程中，尝尝涉及到原子轨道、分子轨道和电子云图的绘制，而采用ChemDraw中轨道模版绘图则非常标准方便。
计算化学辅助大学有机化学教学的探讨
５ ６一
唐
敏
计算化学辅助大学有机化学教学的探讨
２ ０ １ ３ ． Ｖ ｏ １ ． ２ ７ ， Ｎ ｏ ． １ ２
反 应机理 普遍 较为 抽象 ， 对 于刚接触 到有 机反 应 的学
生而 言显 得难 以掌 握 。若 能 够 以 动 画 的形 式来 直 观 化整个 反 应 过 程 ， 显然 有 助 于学 生 对 反 应 机 理 的理
的尝试 。
关键词
计算化学
有机化学
直观化
大学 有机 化学 是 化学 及 药 学类 等专 业 的重 要 基
础课， 有 机化 学 内容多 ， 信息量 大 ， 特别 是 在涉及 到 化
使用 Ｈ ａ ｒ ｔ ｒ ｅ ｅ — Ｆ ｏ ｃ ｋ 方法通过 Ｇ Ａ Ｍ Ｅ Ｓ Ｓ — Ｕ Ｓ 。 程序完
为大 学有机 化学 的教 学 提 供一 些 新 的尝 试 。具 体 内
容 如下 ： 首 先展示 了化 学键 的形 成 过程 ； 然 后 以正 丁
烷 为例 阐明 了有 机化 学 中的构象 概念 ； 接着 以双 分子
亲核取代以及氢 ｏ ｒ 迁移反应 为例， 动态演示 了整个
反 应 的反应 历程并 解 释 了过 渡 态 、 活化 能等 概 念 ； 最
机化 学 中较 为 抽象 的 内容以 图形 、 动 画等形 式 以直 观 化， 通 过直 观化 教学 加 强 学生 对 知 识 的理 解 和 掌 握 ，
当碳原子 间距 离靠近为 ２ 时， 两个 碳原子的 杂化 轨道能够部分 重叠 形成 弱 的 键 ； 当碳原 子 间距离 靠
近到 尺 时 ， 两个 杂化 轨道 可最 大重 叠形 成稳定 的
孕
（ ａ Ｊｊ Ｋ Ｉ ｂ ） ２ Ｒ 【 ｃ ｝
常用化学软件及其应用.
Interactive TrainingTM 交互式培训软件，包括 以下 几个部分： Atomic Absorption Spectrometry 交互式原子吸收光 谱分析培训软件。 Gas Chromatography 交互式气相色谱培训软件。 Advanced Interactive Gas Chromatography Training 高级交互式气相色谱培训软件。 High Performance Liquid Chromatography 交互式 高效液相色谱分析培训软件。 Inductively Coupled Plasma Spectrometry 交互式 感应耦合等离子体光谱分析培训软件。 Advanced Inductively Coupled Plasma Spectrometry 交互式高级感应耦合等离子体 分析培训软件。 Mass Spectrometry 交互式质谱分析培训软件。 Statistics for Analytical Chemists 适用于分析化学者 的交互式统计学培训软件。
2、学会一些基本的作图方法和作图技பைடு நூலகம்， 进行分子的电子结构与相关性质的计算。
3、综合应用上述软件，进行简单的分子设 计及化学反应机理分析。 4、学会利用国际互联网，对不断新推出的 国内外化学软件进行跟进并进行知识更新； 善于利用互联网的一切化学网络资源。
第一章 常用化学软件介绍
计算机作为一种化学学习和研究的工具有 着不可替代的作用。化学软件发展迅猛。
– – – – – Mass Spectrometrist's Periodic Table Isotope Ratio Calculator Elemental Composition Workshop Mass Series Calculator Simple Electrospray Calculator
计算化学在化学教学中的应用_
计算化学在化学教学中的应用
罗 一，焦晓微，孔庆伟
（大连理工大学 制药科学与技术学院，辽宁 大连 １１６０２４）
摘要：在教学改革中，计算化学因其结果可视化的优势，而不断被纳入化学教学中。计算化学辅助的化学教学，可生动、
形象地展示分子轨道、光谱、立体结构及化学反应，以激起学生学习化学的兴趣，从而提高教学质量。
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有关观点、方法、措施或方案的征集及评分。 参考文献： [1]张金山，等.论大学生团队精神的培育[J].福建农林大学学报（哲 学社会科学版），2007，（3）. [2]高有华.高等教育课程现代化建设探析[J].国家教育行政学院学
综上所述，计算化学在国际上已成为一个独立的研究 领域，而在我国发展相对滞后。因此，将计算化学纳入到化 学课程教学中，使学生体会到计算化学所发挥的重要作 用，树立计算化学在学生心目中的位置，激起一些计算化 学的兴趣爱好者，也为培养具有分子模拟及运用计算化学 能力的新一代化学专业人才奠定基础。 参考文献： [1]苏培峰，谭凯，吴安安，等.理论与计算化学研究进展[J].厦门大 学学报，2011，50（2）：311-318. [2]鄢红，郭广生，张常群.开展交叉学科教学实践，培养新世纪创 新人才[J].化工高等教育，2002，（2）：42-43. [3] 李中华，陈刚. 计算化学新课程体系的构建 [J]. 大学化学， 2008，23（1）：11-16. [4]仲梁维，熊敏，董小虎.计算机辅助设计实践教学的改革探讨[J]. 教改创新，2012，（6）：19-20. [5] 王祖浩. 化学学科教学策略的构想 [J]. 教育研究，1996，（9）： 72-76. [6]罗华军《. 计算机在化学中的应用》课程改革和探索[J].甘肃联合 大学学报，2005，19（1）：80-81. [7]赵丽娇，钟儒刚，甄岩.计算化学软件在大学有机化学教学中的 应用[J].计算机与应用化学，2008，25（8）：1035-1037. [8]余向阳，朱灏，郑康成.化学数据处理机计算化学辅助教学软件 系统[J].现代计算机，1996，12（53）：12-18.
计算化学软件在有机化学教学中的应用
计算化学软件在有机化学教学中的应用1计算机化学软件在分析立体模型显示方面的分析纵观以往的有机化学教学而言，在分子立体结构降解方面，很多教师仅仅依靠分子结构进行展示，但是这种展示方式一般缺少形象直观因素作支撑，为此对于学生而言学生依旧很难懂得分析立体结构知识，导致学生无法想象出分子结构，无法深入理解，更加无法达到学以致用的目的。
可在化学教学中，有机化合物分子结构是化学整体教学的重点，它的立体几何构成与化学分子反应机理与物理、化学性质等之间存在着极大的关联。
伴随计算机技术的发展，已经有很多软件能够对分子结构展开模拟演示，教师也能够利用这些软件进行教学，从而使得学生能够更加清楚的认识到化学分子结构模式，使学生能够真正理解分子结构，应用这部分知识。
例如chemoffice等相关化学辅助教学软件，都能够利用3D技术完成分子立体结构模拟演示操作，并且对化学分子中各种模型结构都能够完成模拟，例如球棍模型等，都能够提升学生对分子结构的理解，也能够提升学生的想象力等。
例如在对乙烷分子构象教学过程中，教师可以应用Gaussian03软件进行教学，通过对该软件的操作来完成分子构成，将其和分子能量展开关联。
具体做法为：首先需要建立乙烷分子模型，之后优化分子模型。
其次，为了能够有效的完成360度旋转c-c，就需要改变H4-c3-c2-H1二面角，将Scan输入其中，扫描所有旋转过程中的势能曲线。
最后，对c-c 旋转曲线先开分析，同时研究分子势能构象变化规律，最终和势能曲线最低点对应的构象便为稳定构象，也可以被称之为交叉型构象。
2计算化学软件对分子光学模拟的分析在有机化合物分子光谱学习中，对其特征的学习能够使得学生更加灵活的应用相应的化学知识来分析物质世界。
在现。
化学软件(ChemOffice 3D, ChemSketch, Materials Studio)在新课程化学教学中的应用
化学软件（ChemOffice 3D, ChemSketch, Materials Studio）在新课程化学教学中的应用新课程化学教学，将功能强大的专业化学软件引入到中学化学教学过程，帮助化学教师更圆满地完成教学任务，随时解决很多专业问题，提高了学生的学习兴趣，使学生对化学的怕变为对化学的爱，也使学生的能力得以加强，同时提高了教师的专业能力，强化了教学技能，为新世纪教师应具备现代教育手段打好基础。
关键词：新课程化学教学、专业化学软件新课程化学教学在我区已经进行了三年，所有的必修和选修教材均已与广大师生见面，化学必修内容更广泛更新颖，选修的内容更深入、学科性特点更强。
化学教师在课堂教学、撰写教学论文、制作多媒体课件等过程中，需使用计算机处理各类化学信息的地方更多。
作为化学教师，在新课程的高中化学教学中了解一些易用且功能全面的专业化学软件（不是教师自编的课件）的使用是非常必要的。
下面将简单介绍可用于新课程教学的几种常用化学软件，目的是帮助化学教师更圆满地完成教学任务，提高教学效果。
1.巧用化学金排，提高化学教师在新课程教学中的专业文档编辑能力。
新课程教学中，化学教师角色发生了转变，经常将化学教学研究用于实践，即在行动中研究，这就需要教师经常总结教学成果，进行各种化学专业的教学设计。
此时，要对化学专业文档进行专门的处理。
化学金排是以Microsoft Word 为依托的一个国产化学软件，化学中常用的单质和常见化合物的电子式、氧化还原反应中的电子转移表示、原子结构示意简图、有机物结构式和有机反应方程式的输入等均很容易实现，化学仪器的自由组装很方便，还有大量的成套的中学化学装置随时可供化学教师调用。
在各类化学符号输入过程中，可以自动识别大小写和上下标。
教师接触到该软件后不用专门学习，很容易就会使用，是中学化学教师在新课程教学过程中化学文档编辑的有用帮手。
2．掌握功能强大的专业化学软件，为化学教师更好的完成新课程教学添砖加瓦。
计算化学的应用
作者简介:程云峰(1980-),男,吉林人,广西大学化学化工学院在读硕士研究生联系人:龙翔云(1946-),男,湖南人,广西大学化学化工学院,教授,从事量化研究,E -mail:lwtjing@g 收稿日期:2006-11-15计算化学的应用程云峰,龙翔云,曹艳军(广西大学化学化工学院,广西南宁 530004)摘 要:随着计算化学方法不断完善和计算机技术迅猛发展,计算化学在化学研究中占有越来越重要的地位。
本文集中对实用性强、精度高的ab initio HF SCF,微扰M P 和密度泛函(DFT )等计算方法的特点和应用做了介绍。
关键词:量子化学;从头算;密度泛函理论中图分类号:O 6-04 文献标识码:A 文章编号:1671-9905(2007)04-0026-03随着化学理论的日臻成熟和计算机技术的发展,计算化学已被广泛用于分子结构、快速反应动力学和微观反应机理(分子反应动态学)等研究领域[1~3]。
它可以成功用于过渡态和反应途径;光、电、磁等性质;IR,NM R 和X 射线等光谱;晶体、催化和生物制药等[4~8]。
其方法和结果都显示出了其它研究手段无法比拟的优越性。
1 计算化学方法与应用在化学理论不断完善和计算机技术迅猛发展的同时,计算化学所计算的体系越来越大,计算的精度也越来越高,要获得好的理论结果就要有正确可靠的计算方法,针对不同的体系、不同的要求,选择合适的精度进行计算。
本文将集中对ab initio H F SCF,微扰MP 和密度泛函(DFT)这些实用性强、精度高的计算方法的特点和应用做一介绍,而其它更精确的方法由于需要庞大的计算资源,所能实现的研究体系很小,故不作详细论述。
111 Ab initio Hartree -Fock (HF)SCF 方法从头算法[9]在上个世纪70年代被逐渐开展,是求解多电子体系问题的量子理论全电子计算方法。
在/Born -Oppenheim er 近似、H artree(独立电子)近似和非相对论近似0基础上,不借助任何经验参数,通过求解HF 方程,进而得到各类体系的微观信息。
计算化学软件在大学有机化学教学中的应用
计算化学软件在大学有机化学教学中的应用隨着教育改革的不断深入，计算机在教学中的应用中越来越广泛。
尤其在大学有机化学中，二者的结合使学生的积极性得到提升，也激发了他们的兴趣，实现了教学方式的创新。
一方面，应用软件可以以简单的符号将化学方程式表达出来。
另一方面，它也能够将抽象的实验方式变得更加具体化。
因此，本文以有机物分子的化学特征作为切入点，探讨计算化学软件在教学中的应用。
标签：计算化学软件；有机化学；应用近几年来，计算化学软件逐渐得到了人们的重视。
在大学有机化学的教学中，它能够通过传统的平面符号将深奥的化学信息传递给学生，并加强他们对化学结构的理解。
另外，传统的教学方式已经不能够满足学生对知识的需求，只有结合现代化的辅助工具，才可以达到提升学习效率的目的。
1 计算化学软件在大学有机化学教学中的应用（1）计算化学软件在立体模型方面的分析方式。
从本质上来讲，分子立体结构的教学在有机化学中是必不可少的。
但传统的方式中，教师仅仅用单一的构图法对知识点进行规划，来将其中的规律呈现在他们面前。
这种方法不仅复杂，增加了教师的任务量，也无法使学生彻底的理解知识，并产生了负担。
同时，一些想象空间缺失的学生更无法将立体结构展开，体现“具体问题具体分析”的合理性。
可见在有机化学中计算软件的应用是必不可少的。
首先，大学化学中的重点就是有机化合物的分子结构分析。
它能够从化学反应的基本原理出发，构建物质之间的基本联系，并体现其中的演变过程。
因此，教师可以通过分子结构的剖析，利用计算软件将排列方式呈现出来，并在多媒体中进行模拟教学，体现教学方法的灵活性。
例如：在甲烷分子的构想过程中，教师则可以利用office中的3D处理功能，构建一个立体结构的演示过程，并将分子模型进行优化。
同时，为了能够将动态过程体现出来，教师也可以通过“Flash”动画模型的建立做出C-C的360度旋转过程，改变分子形态中的二苗角，来完成计算软件中的曲线剖析动作。
计算化学中软件的应用
计算化学中软件的应用化学软件是在化学研究和教学中广泛应用的一种工具。
它可以为化学家提供模拟、预测和分析实验数据的功能，有助于加快研究进程、优化实验设计和提高研究效率。
在本文中，我们将探讨化学软件的几种主要应用。
一、分子建模和计算化学分子建模是利用计算机技术对分子进行建模和模拟的过程。
化学软件可以帮助研究人员生成和操纵各种类型的化合物模型，从而探索不同的分子结构和属性。
通过计算和模拟，研究人员可以预测分子的热力学性质、分子动力学行为和化学反应的机理。
这对于理解化学反应的基本原理和优化化学反应条件非常重要。
二、药物设计和筛选药物设计是通过计算机辅助工具来设计和优化新药物的过程。
化学软件可以协助化学家进行分子建模、虚拟筛选和药物性能预测。
通过计算机模拟和分析，药物候选者可以被评估其与目标蛋白的相互作用、稳定性和活性。
这有助于加速药物研发的过程，减少试错成本，提高成功率。
三、反应预测和动力学模拟化学软件可以预测化学反应的机理和动力学行为。
通过输入反应物和反应条件，软件可以模拟反应的路径、产物分布和速率常数。
这对于理解和优化反应条件非常重要，有助于合成化学家设计更高效和选择性的反应。
四、能源与环境化学软件在能源和环境相关应用中也发挥了重要作用。
例如，软件可以用于研究和优化能源材料的性能，如电池、太阳能电池和燃料电池。
此外，它们还可以应用于环境污染物的模拟和评估，以及清洁能源开发中的催化反应。
五、教学和学习工具化学软件可以作为教学和学习的工具。
它们可以使学生以交互的方式学习分子建模和化学反应机理，同时提供一系列的化学实验和演示。
这些软件可以为学生提供一个更直观和具体的方式来理解和应用化学原理。
总结化学软件在化学研究和教学中发挥着重要作用。
它们可以模拟、预测和分析分子的结构和性质，加速药物设计和反应优化的过程，同时解决能源和环境相关的问题。
此外，化学软件还可以作为学习和教学工具，促进学生对化学的理解和应用。
理论计算化学的应用与发展趋势
理论计算化学的应用与发展趋势概述理论计算化学是指利用计算机模拟和计算方法研究和预测分子结构、反应过程、性质和相互作用等化学问题的一门学科。
它基于量子力学理论和统计力学原理，并借助数学、物理和计算机科学等多个领域的方法和工具来解决化学问题。
随着计算机硬件和软件的迅速发展，理论计算化学在近年来得到了广泛应用，并在化学研究和工业发展中发挥了重要作用。
本文将介绍理论计算化学的应用领域和发展趋势。
应用领域理论计算化学的应用广泛涉及到无机化学、有机化学、生物化学等多个子领域，并在以下方面得到了广泛应用：1. 反应机理研究：通过分子动力学模拟和量子化学计算方法，可以对化学反应的机理和能垒进行预测和研究。
这对于有机合成的优化和新反应的设计具有重要意义。
2. 物质性质预测：理论计算化学可以预测化合物的各种性质，如结构、能量、电荷分布和谱学数据等。
这对于新材料的设计和发现、物性优化具有重要指导意义。
3. 催化剂设计：理论计算化学可以通过计算方法对催化剂活性位点进行预测和优化，从而指导合成新型高效催化剂的设计。
这对于环境保护和能源转化等领域的研究具有重要意义。
4. 药物设计：理论计算化学在药物设计中的应用也日益重要。
通过计算和模拟可以预测药物靶点的结构、药物分子和靶点之间的相互作用，从而优化药物的活性和选择性。
发展趋势随着计算机硬件和软件的不断发展，理论计算化学在以下方面的应用和发展将受到更多关注：1. 多尺度模拟：传统的理论计算化学方法多以分子为单位进行计算，但现实中的化学问题涉及到的尺度远远超出分子尺度。
因此，未来的发展趋势之一是将多尺度模拟方法引入理论计算化学，从分子尺度到材料尺度，甚至到器件尺度进行模拟和计算。
2. 机器学习：机器学习在化学领域的应用已经取得了很大的进展，未来将在理论计算化学中得到更多应用。
通过建立基于大量实验数据和计算数据的模型，从而预测分子性质、反应机理等。
机器学习与理论计算化学的结合将大大加速新材料和新药物的研发过程。
大学有机化学教学中计算化学软件的应用论文
大学有机化学教学中计算化学软件的应用论文大学有机化学教学中计算化学软件的应用论文随着互联网新时代的到来，计算机给我们工作的各个领域带来了生机的同时，也给我们的学习工作带来了福音，因此，在大学有机化学教学中扮演重要角色的计算化学软件凸显出了其魅力所在，计算化学软件可以把一串串化学元素符号不再是以前传统的二维平面展示学习，替代它的是最新的三维模式，使化学元素在课堂上表现得栩栩如生，吸引住了当代大学生好奇的眼球，并且同时还可以更彻底理解有机物质的内部构造，给想象力空间感差的学生带来了学习的兴趣，提高了同学们主动学习的浓厚的兴趣，从而改变同学们过去被动学习的坏习惯，再到现在的发现问题解决问题的能力的培养，这种模式改变了投影仪加幻灯片的传统上课模式，不但对传统教学的缺陷加以弥补，而且培养了同学们的学习有机化学的兴趣，高效的达到了大学有机化学教学的目的。
一、大学有机化学现阶段面临的问题（一）同学对有机化学立体结构存在想象力欠缺问题通过对中学有机化学的学习，我们了解了有机物中，简单的有机分子内部结构及其性质，但是在大学的有机化学学习中，对有机化学中有机物的研究更趋于专业化，多元化。
所以我们所接触的有机物的内部立体结构也变得极其变化多端，往往在复杂结构的大前提下，所伴随发生的变化也五花八门，一种性质微小的改变就可导致整个反应产物的改变，所以大部分同学对有机物内部立体结构的学习也就产生了恐惧和厌倦心理，长久发展下去也就对有机化学的学习失去了信心，对于大学有机教学中所存在的这个问题，学者也进行了综合分析，导致这一情况发生的根本原因就是同学普遍存在空间想象力欠缺的问题，为了弥补同学们普遍存在的这个问题，所以引进计算软件的普及显得尤为重要。
（二）传统的上课模式失去了兴趣众所周知，兴趣是最好的老师，进去了大学，老师运用傳统的ppt讲课，对于新时代的大学生也就失去了新鲜感，吸引不住大众的眼球，导致学生接受知识很被动，被传统的教学模式感到厌倦，所以同学们不能在课堂上积极的活跃起来，久而久之同学就对这种传统的上课模式上课感到疲惫，也就失去了学习有机化学的兴趣，而对于现阶段的最新计算软件的提出，对这个问题的出现也可以得到及时解决，不仅可以解决老师备课难的问题，更可以活跃课堂气氛，抓住学生的眼球，使每节课都可以达到教学大纲上高效的`达到目的。
计算机化学软件在大学有机化学教学中的应用研究
计算机化学软件在大学有机化学教学中的应用研究郑燕;孙文新【摘要】In order to give more accurate response to some basic chemical problems,such as stability,reaction mechanism and so on,the molecular needs to be analyzed. It relates to the theoretical analysis and calculation,so the computer chemistry has developed rapidly. The computational chemistry software has its unique properties,and it can achieve human-computer interaction,showing vividness and intuitiveness, etc. In this paper,the authors start from the concrete teaching case analysis,and in chemistry teaching,show them how to make good use of computer chemistry software so as to improve the actual effect of classroom teaching,enrich the teaching contents in class,ani-mate the classroom atmosphere and enhance students'enthusiasm of learning chemistry.%为了能够准确地反映一些基本的化学问题，比如稳定性、反应机理等等，需要对分子进行分析，就涉及到理论分析和计算问题，因此计算机化学得到了较快的发展。
计算化学中软件的应用
VASP支持多种计算功能，如结 构优化、电子结构计算、分子动 力学模拟和热力学性质计算等。
LAMMPS
分子动力学模拟
LAMMPS是一款用于分子动力学模拟的软件，可以对大规模原子 和分子系统进行建模和模拟。
多种力场支持
LAMMPS支持多种经典力场，如Lennard-Jones、EAM和ReaxFF 等，可用于描述不同类型的原子和分子间的相互作用。
多功能支持
Quantum ESPRESSO支持多种计算功能， 如结构优化、电子结构计算、声子计算和热 力学性质计算等。
其他常用软件
ORCA
ORCA是一款用于量子化学计算的软件，支持多种计算方 法和基组，可用于研究分子的结构、能量和光谱等性质。
SIESTA
SIESTA是一款用于量子力学模拟的软件，采用线性标度 方法，可以高效计算大规模系统的电子结构和物理性质。
药物靶标预测
通过计算机模拟药物与靶标的相互作用，预测药物的疗效和副作用 。
药物筛选与优化
利用虚拟筛选方法从大量化合物中筛选出具有潜在药物活性的候选 分子，并进行结构优化和性质预测。
其他应用领域
环境科学
模拟和预测大气、水体和土壤中的化学过程和环境污染物的迁移转 化行为。
能源科学
研究新能源材料的性质和行为，优化能源存储和转换过程的效率和 可持续性。
计算化学中软件的 应用
汇报人：XX
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• 引言 • 常用计算化学软件介绍 • 计算化学软件的应用领域 • 计算化学软件的优势与挑战 • 计算化学软件在实际研究中的应用案例 • 结论与建议
01
引言
计算化学概述
计算化学定义
研究领域
计算化学是利用计算机技术和理论化 学方法，模拟和预测分子结构和性质 的科学。
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［ 关键词 ］ 计算机 化学软件 ； 有机化学教学 ； 教 学效 率
［ 中图分 类号］Ｇ ６ ４ ２ ［ 文献标识码 ］Ａ ［ 文章编号］１ ６ ７ １ — ５ ９ １ ８ （ ２ ０ １ ６ ） ２ ４ — ０ １ ４ ３ － ０ ２ ［ 本刊网址］ｈ ｔ ｔ ｐ ： ／ ／ ｗ ｗ ｗ ． ｈ ｂ ｘ ｂ ． ｎ ｅ ｔ 个问题 的出现也可 以得到及时解决 ， 不仅可以解决老师备课难 的问题 ， 更可 以活跃课堂气氛 ， 抓住学生 的眼球 ， 使每节课都 可 以达到教学大纲上高效 的达到 目的。 （ 三） 相 对于发达城 市， 教 学条件 的落后
Ｄ ｅ ｃ ． （ １ ａ ｓ ｔ ｈ ａ ｌ ｆ ） ２ ０ １ ６
２ ０ １ ６年 １ ２月 （ 下）
大学 有 机 化 学 教 学 中 计算 化 学 软 件 的应 用
蒋 艳
（ 镇江市高等专科学校 ， 江苏镇 江 ２ １ ２ ０ ０ ）
［ 摘 要］ 随着科技 的飞速发展 ， 许 多电子产品在 各个领域都取得 了质的飞跃 ， ＂ ３然在教 － 学领域 水平也发生 了极 大
达 到 了大 学 有 机 化 学 教 学 的 目的 。 大 学 有机 化 学 现 阶段 面 临 的 问题
一
由于我国各个城市经济发展并不均衡 ， 导致教育水平也 有 所差距 ， 在沿海 发达城市 的教育水平相 对于 内地 相对较高 ， 我 国坚持科 教兴 国， 人才强 国的伟大 战略 ， 教 育水平 的决定性 因
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ １ — ５ ９ １ ８ ． ２ ０ １ ６ ． ２ ４ ． ０ ６ ８
随着互联网新 时代 的到来 ， 计算机给 我们 工作 的各个 领域 带来了生机的同时 ， 也给我们的学 习工作 带来 了福音 ， 因此 ， 在 大学有机化学教学 中扮 演重要 角色 的计算 化学软件 凸显 出 了 其魅力所在 ， 计算化学软件可以把一 串串化学元素符号 不再是 以前传 统的二维平 面展示 学习 ， 替代它 的是最新 的三维模式 ， 使化学元素在课 堂上表现得栩 栩如生 ， 吸引住 了当代 大学生好 奇 的眼球 ， 并 且 同 时还 可 以更 彻 底 理 解 有 机 物 质 的 内部 构 造 ， 给想象力空间感差的学生带来 了学习 的兴趣 ， 提高 了同学们主 动学习的浓厚 的兴 趣 ， 从 而改 变 同学们 过去 被 动学 习 的坏 习 惯， 再到现在 的发现 问题解决 问题 的能力 的培养 ， 这种模 式改 变 了投影仪加幻灯片的传 统上课 模式 ， 不 但对传统教学 的缺 陷 加 以弥 补 ， 而 且培养 了同学们 的学 习有 机化学 的兴趣 ， 高效 的
远 远 不 能 达 到 教 学 目的 。
、
（ 一） 同学对有机化学立体结构存在 想象力欠缺 问题 通过对 中学有机化 学 的学 习 ， 我们 了解 了有 机物 中 ， 简单 的有机分子 内部结 构及 其性 质 ， 但 是在 大学 的 有机化 学 学 习 中， 对有机化学 中有机 物 的研 究更趋 于专业 化 ， 多元化 。所 以 我们所接触 的有机物的 内部立体结构也变得 极其变化多端 ， 往 往在 复杂结构 的大前提 下 ， 所 伴随发生 的变化也 五花八 门 ， 一 种 性 质 微 小 的改 变 就 可 导 致 整 个 反 应 产 物 的 改 变 ， 所 以大部分 同学 对 有 机 物 内部 立 体 结 构 的 学 习 也 就 产 生 了恐 惧 和 厌 倦 心 理， 长久发 展下去也 就对有机 化学 的学 习失去 了信心 ， 对于 大 学有 机教学 中所 存在 的这个 问题 ， 学者 也进行 了综合分 析 ， 导 致这一情况发生 的根 本原 因就是 同学普遍 存在 空间想 象力欠 缺 的问题 ， 为 了弥 补同学们普 遍存在 的这个 问题 ， 所 以引进计 算软件 的普及显得尤为重要。
转 变， 在教 学水平的提 高和教 育环境不断提 升的大前提 下 ， 从过去传统的黑板到后 来高端 的投影仪 ， 再到 ３今互联 － ＂ 网迅 速发展所带来的计算软件 ， 随着我 国教育体制的改革 ， 我 国在教育教 学领悟取得 了丰硕 的成果 ， 尤其较 为突出的 大学有
机化 学教 学， 为 了凸显物质本 身的客观存在性 ， 和物质 内 部 时刻所发生的 变化 。本 文通 过对大 学有机化 学教 学 中计 算
素除 了软件设施之 外 ， 硬件 设施更是一 个难 以逾越 的 因素 ， 许 多地区至今仍然使用传统 的教学仪器 ， 无法与现代化教 学相 接
轨， 大大落后与当代水平 ， 比如现代计算 软件 的使用 ， 给贫 困地 区带来 了极大困扰 ， 利用现代化计 算机软件可 以很大程度 调动
孩子 的学习积极性 ， 培养 孩子独立思 考和解决 问题的能力 ， 在 大学有机化学学习展 现的尤为 突出 ， 通过传统 的教学模 型已经
第２ ９卷 第 ２ ４期
总第 １ ９ ０期
湖 北 函 授 大 学 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ ＨＵＢ Ｅ Ｉ Ｃｏ ｒ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｄ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
Ｖ ｏ １ ． ２ ９ ． Ｎ Ｏ ． ２ ４ （ Ｇ ｅ ｎ ． Ｎ Ｏ ． １ ９ ０ ）
（ 二） 传 统 的 上 课 模 式 失 去 了兴趣
二、 计 算 软 件 对 于 有 机 化 学 教 学 的 立体 模 型 的 展 示
Байду номын сангаас
传统的有机化学 教学模式 ， 在有机分子立体结构通 过教材 的讲解 ， 以及实验室所提供的曲棍模型对有机分子 内部 结构 了 解， 这种途径 使 同学很 难理解较为 复杂有机 物质 的 内部构 造 ，